的冲击安全系数。 16.6 钢管混凝土拱
本节对钢管拱肋制作、钢管拱肋安装、钢管混凝土浇筑施工进行规定。钢管混凝土的质量检测办法应以超声波检测为主,人工敲击为辅,对于检验频率本规范未进行规定,可根据设计要求或检验方案确定。 16.7 中下承式吊杆、系杆拱
1 钢吊杆、系杆及锚具的材料、规格和各项技术性能必须符合国家现行标准规定和设计要求。 2 锚垫板平面必须与孔道轴线垂直。
3 钢吊杆、系杆防护必须符合设计和国家现行标准的规定。 16.8 转体施工
平转施工主要适用于刚构梁式桥、斜拉桥、钢筋混凝土拱桥及钢管拱桥。竖转施工主要适用于转体重量不大的拱桥或某些桥梁预制部件(塔、斜腿、劲性骨架)。
转体施工应充分利用地形,合理布置桥体预制场地,使支架稳固,易于施工。
转体施工有平转和竖转两种方法。平转施工主要适用于刚构梁式桥、斜拉桥、钢筋混凝土拱桥及钢管混凝土拱桥。竖转施工主要适用于转体重量不大的拱桥或某些桥梁预制部件安装。因转体施工在拱桥上采用的比较多,故将此内容放在16章中。其他章可参考。
平转施工是将桥体(上部结构)整跨或从跨中分成两个半跨,利用两岸地形搭架或设胎预制,在桥梁墩(台)处设置转盘,将待转桥体的部分或全部置于其上预制,通过张拉锚扣体系实现脱架和对于转轴的重力平衡,再以适当动力(卷扬机、千斤顶等)牵引转盘,将桥体平转至合拢位置,浇筑合拢段接头混凝土,封固转盘,完成平转施工。
竖转施工是将桥体从跨中分成两个半跨,在桥轴方向上的河床设架预制,待转桥体的岸端设铰,桥台或台后设临时塔架支承提升系统,通过卷扬机提升牵引绳,将桥体竖转至合拢位置,浇筑合拢段接头混凝土,封固转铰完成竖转施工。 16.9 拱上结构施工
拱桥的拱上结构,应按照设计要求程序施工。如设计无要求,可由拱脚至拱顶均衡、对称加载,使施工过程中的拱轴线与设计拱轴线尽量吻合。
大跨径拱桥的拱上结构较重,纵向分配较长,故需进行加载程序的施工验算和施工观测,使施工过程中的压力线(实际拱轴线)与设计轴线尽量接近,防止拱纵向失稳。
不卸拱架施工拱上构造时,拱圈尚未承受拱上结构的荷载,只是受到拱上结构施工时的振动,主拱圈混凝土和砂浆达到设计强度的30%时可承受此项振动荷载。
相邻腹拱施工进度同步是为防止腹拱产生的水平推力造成立柱或横墙变位。
中、小跨径装配式拱桥主拱圈现浇混凝土强度达到设计强度的75%以后,已能承受拱上结构荷载,故可先卸除支架。同时可以避免拱上结构完成后卸架拱圈沉降不均匀,造成拱上结构开裂。
17 斜拉桥
本章仅对斜拉桥与其它桥梁的不同之处做出相关规定,有关斜拉桥的基础、墩柱、钢结构、桥面及附属结构与装饰的施工要求可参照本规范的相关规定执行。
由于受施工区域的地理环境、交通运输、周围建筑物等因素的影响,城市斜拉桥的施工要求不同于公路斜拉桥,应根据周边环境的要求综合确定合理可行的施工技术方案与工艺要求。同时,城市斜拉桥的施工安全不仅与桥梁施工人员密切相关,还可能影响周围交通设施的正常运行与周围建筑物的使用安全,应根据《施工现场安全检查标准》JGJ59的要求,除正常编制施工组织设计之外,还应对基坑、支架、吊装等方面编制安全专项施工组织设计。
斜拉桥的施工组织设计应含以下内容:
1 基础、墩、塔和主梁的施工方法与施工工艺; 2 拉索制作、安装、张拉、锚固与防护工艺;
3 塔、梁施工线形与内力、拉索索力的监控方案; 4 施工区域内及周边地区的交通组织安排; 5 对邻近地上、地下构筑物的保护措施;
6 对航道、铁路、主干道等交通通道的限制要求、防护措施与应急预案。
7 深基坑、吊装、张拉、支架以及大型施工设备安装、调试、使用、拆除等涉及施工安全关键项目的专项安全技术方案。 17.1 索塔
1 索塔施工应根据其结构特点与设计要求选择适宜的施工方法与施工设备。除应采用塔式起重机、施工升降机之外,还必须设置登高安全通道、安全网、临边护栏等安全防护装置。
索塔施工组织设计中除总体安全技术要求与措施外,还应对防范高空坠物以及对防范雷击、强风、寒暑、暴雨、飞行器等影响索塔施工安全的问题确定具体的防范措施,并应进行核实与检查。气温标准应以浇筑段的高空实际气温为准,冬季施工时应在模板设计方面考虑保温措施。
索塔施工中所采用的支架与爬模、提模、翻模等模板结构均必须进行专门设计,按施工阶段荷载验算其强度、刚度与稳定性。
2 斜拉桥的索塔按塔身建造材料可分钢、钢筋混凝土和钢管混凝土三类。钢塔的制作、拼接安装及质量标准应参照本规范内钢桥及悬索桥的有关规定执行。由于钢管混凝土拱桥的发展,我国已有钢管混凝土施工的有关规范,钢管混凝土索塔可参照执行。
3 索塔施工的测量方法、控制手段不仅影响到索塔自身的施工质量,还会影响索管的预埋精度与桥梁整体的抗扭性能,故对索塔测量提出了具体的要求。
索塔施工应选择天顶法或测距法等可靠易行的测量方法,方案设计、仪器选择和精度评价等应经过论证以保证索塔垂直度、索管位置与角度符合设计所要求的精度。 具体要求如下:
应在地面设置索塔轴线的控制桩作为索塔施工测量控制的基准点;
在主梁0号块施工完成后,必须精确确定索塔的设计纵横轴线控制点,并在主梁0号块表面布置固定标志。
4 倾斜式索塔施工时,必须根据各个施工阶段索塔的计算强度与计算变形数据,并依据结构设计要求,及时设置相应的对拉杆或钢管(型钢桁架)、主动撑等横向支撑系统。
5 进行索塔横梁模板与支撑结构设计时,除应考虑到支撑高度、结构重量、结构的弹性与非弹性变形因素外,还应考虑到环境温差、日照、风力等外界不利因素的影响,宜设置支座调节系统解决支撑结构变形问题,并合理设置预拱度。体积过大的横梁可两次浇筑。
索塔横梁在底模安装完成后,宜采用水箱压重等方法消除非弹性变形。
6 索塔施工中宜设置劲性骨架,以保证索管空间定位精度和钢筋架立的精度。具体的分段长度应根据索塔混凝土分节浇筑的高度、索管位置及吊装设备的能力综合确定,劲性骨架的接头形式及质量标准应得到设计的确认。 17.2 主梁
1 施工前应根据梁体类型、地理环境条件、交通运输条件、结构特点等综合因素选择适宜的施工方案与施工设备。
当设计采用非塔、梁固结形式时,必须采取塔、梁临时固结措施,且解除临时固结的程序必须经设计确认。在解除过程中必须对拉索索力、主梁标高、索塔和主梁内力与索塔位移进行监控。 主梁施工时应缩短双悬臂持续时间,尽快使一侧固定,必要时应采取临时抗风措施。 主梁施工前,应先确定主梁上的施工机具设备的数量、质量、位置及其在施工过程中的位置变化情况,施工中不得随意增加设备或随意移动。
2 斜拉桥的支承情况可分为:①漂浮体系——塔墩固结,塔梁分离;②支承体系——塔墩固结,塔梁分离,梁墩支承;③塔梁固结体系——塔梁固结,梁墩支承;④刚构体系——塔墩梁固结。由于索塔、
拉索对主梁施工阶段内力与标高的影响,使斜拉桥主梁悬臂施工的技术要求高于常规的连续梁桥悬臂施工,并必须对所涉及的结构内力、结构位移进行必要的监测与控制。
3 采用施工挂篮悬臂现浇主梁是常用的施工方法之一,适用于净高较大的大跨径混凝土斜拉桥的施工,也可用于跨越交通设施与建筑物的桥梁施工。挂篮有多种形式,可由施工单位根据自有的材料与设备等情况自行设计。
4 悬臂拼装法,一般先采用支架法现浇主梁0号块,作为设置、安装预制节段起吊设备的起始梁段,然后采用起吊设备从索塔两端依次对称安装节段,使主梁的双悬臂结构不断伸长直至主梁合龙。与悬臂现浇法施工相比具有缩短工期、保证梁体质量的优点,但吊装过程带来的风险大大加大。 悬臂拼装法的施工技术关键主要是以下几个方面: 1)预制节段的预制精度
预制节段的预制精度对节段安装过程中的梁体线形、结构内力有着至关重要的影响,影响预制精度的主要因素包括地基沉降、端模板偏差、结构尺寸误差、测量精度误差等方面。 2)节段拼装所采用的接缝类型
常用的接缝有环氧树脂类胶结缝和混凝土湿接缝两种。
环氧树脂类粘结剂具有强度高、操作简便快捷、计量准确、使用运输方便等特点,但对施工作业时间有较高的要求,初期抗拉强度较低,当主梁在施工过程中发生标高变化而使主梁上下缘产生拉、压应力反复变化时,易在接缝处产生裂缝,同时使用前还宜对其抗老化性能、耐酸碱性能进行检测以确定是否符合设计要求。
混凝土湿接缝价格低廉,抗老化性能及耐酸碱性能较好,节段之间的湿接缝能有效消除节段预制的误差以及先前节段安装过程中的误差,但操作时间较长,需要等待混凝土达到设计规定强度后方可进行后续节段的安装,还由于混凝土湿接缝内需要配置钢筋将前后两个节段连接形成整体,对节段预制与现场施工带来了难度,同时,由于新老混凝土之间徐变系数的差异而导致的主梁挠度、拉索索力变化将对斜拉桥的运营产生不利影响。宜选择微膨胀低收缩混凝土,并应选用早强混凝土。
5 钢梁合龙段可采取强制合龙与自然合龙两种方式,当施工现场无法实施合龙段现场精确切割余量时,不宜采用自然合龙法。
钢梁比混凝土梁传热快,温度变化大,由于受天气、日照的影响,钢梁梁体的温度与环境气温不完全一致,梁体各个部位的温度也有差异,导致合龙段各个部位的长度也产生差异,因此确定合龙段长度和选择合龙时间尤为重要。 17.3 拉索和锚具
1 根据拉索采用的不同类型的预应力筋,拉索可分为平行(半平行)钢丝索、平行(半平行)钢绞线索与封闭式钢缆。
2 拉索的静载与动载性能是目前常用的标准,设计有特殊要求时,按设计要求办理。
在斜拉桥设计中,斜拉索的设计应力多在0.35R~0.45R间选用,采用的疲劳安全系数为1.5,即设计应力幅值不超过试验应力值的2/3(引自林元培所著《斜拉桥》)。
3 在索塔上张拉并向上安装拉索时,索塔上张拉端锚具上应安装连接器与引出杆,从锚箱预埋管内伸出,拉索提升到引出杆的连接器时,即可与拉索的锚具连接,再由索塔上张拉千斤顶将拉索安装就位。拉索锚具引出就位后,应将引出用的千斤顶引出杆、连接器等拆除,再按设计要求的索力进行张拉。 4 在索塔上张拉并向下安装拉索时,可将拉索提升到安装高度后,牵引钢丝绳可从索塔锚箱预埋管内引出并栓住张拉端锚具,配合提升作业将锚具自锚箱预埋管中伸出,并旋紧锚具的螺母,使其初步定位,然后再用特制的夹持工具将锚固端锚具伸入主梁锚箱预埋管道中直至露出锚具,并初步旋紧定位,然后再按设计要求的索力进行张拉。
5 采用在主梁下方张拉方案时,拉索的安装方法与上文基本一致。
顺桥向两侧拉索的同步张拉是为了避免索塔向一侧偏斜、导致索塔根部出现裂缝的需要;横桥向两侧拉索的同步张拉是为了避免侧向受力不均匀、发生扭转导致梁体出现裂纹的需要。
17.4 施工控制与索力调整
17.4.1 在施工过程中必须对主梁各个施工阶段的拉索索力、主梁标高、塔梁内力以及索塔位移量等进行监测,并及时将有关数据反馈给设计单位,分析确定下一施工阶段的拉索张拉量值和主梁线形、高程及索塔位移控制量值等,周而复始直至合拢。 本条是强制性条文,必须严格执行。
施工控制是斜拉桥主梁与拉索施工阶段设计计算的延伸与完善。
斜拉桥属高次超静定结构,其主要的一个特点是施工与设计高度耦合。斜拉桥的施工方法和程序对成桥后主梁线形和结构恒载内力具有决定性的作用,由于设计所采用的材料特性、结构断面、施工荷载数值与分布、主梁梁段自重、主梁预应力张拉值、拉索张拉力值等参数不可能与实际情况完全一致,导致施工过程中的主梁线形、拉索索力、塔梁内力、索塔位移量偏离设计值,并对后续梁段及合龙段的施工带来不利影响,因此需要对各个工况的实际状况进行分析、处理,并以试验与监测数据作为分析验算的控制参数,经过温度修正和标准化处理并与设计值的偏差作出分析、判断,对偏差超限作出调整对策,由此确定下一工序的控制内容、控制方法与控制值,直至合龙、成桥,从而确保全桥线形符合设计要求、索力与结构内力在安全范围内。
17.4.2 施工控制,在主梁悬臂施工阶段应以标高控制为主;在主梁施工完成后,应以索力控制为主。 所谓“标高控制为主”,并非只控制主梁的标高,而不顾及拉索索力的调整。施工中应根据结构本身的特性和施工方法的不同,采取相应的控制策略。如果主梁刚度较小,拉索索力微小的变化将引起悬臂端标高较大的变化,拉索张拉时应以高程测量控制为主。如果主梁刚度较大(或主梁与桥墩连结后导致结构刚度大大增加),拉索索力变化了很多而悬臂端标高的变化却极为有限,则施工中应以拉索索力控制为主,并根据标高的实测情况对索力进行适当的调整。
17.4.6 对拉索调整的数值及调整顺序,应会同设计或施工控制单位决定。 对于索力与主梁标高产生的偏差,常用以下两种方法解决: 1 一次张拉法
在施工过程中每一根斜拉索张拉至设计索力后不再重复张拉。对于施工中出现的悬臂端挠度和索塔顶部水平位移偏差不用索力调整,或任其自由发展,或通过下一节段接缝转角进行调整,直至跨中合龙,跨中合龙时的主梁标高偏差采用压重等方法强迫合龙。一次张拉法简单易行,施工方便,但对节段的制作要求较高。由于对已完成的主梁标高和索力不予调整,因此主梁线形较难控制,跨中强迫合龙则扰乱了结构理想的恒载内力状态。 2 多次张拉
在整个施工过程中对拉索进行分期分批张拉,使施工各阶段结构的内力较为合理,梁塔的受力处于大致平衡的状态,即梁塔仅承受轴向力和数值不大的弯矩。主梁的线形主要是通过斜拉索索力在一定范围内的微量调整而加以控制的。
17.4.7 对钢梁,还应测定梁体温度场分布。 17.5 检验标准
17.5 斜拉桥检验标准,主要依据上海市《城市桥梁工程施工质量验收规范》(DGJ08-117),参照《公路工程质量检验评定标准》(JTG F80/1-2004)和《铁路桥涵工程施工质量验收标准》(TB 10415-2003)编制。
18 悬索桥
18.1 一般规定
本章仅对悬索桥与其他桥梁的不同之处做出相关规定,相同之处则执行本规范有关章、节规定。 18.1.1 施工前应根据悬索桥的构造和施工特点,有计划地做好构件的加工、特殊机械设备的设计制作和必要的试验等施工准备工作。
悬索桥工程是庞大的系统工程,一个环节考虑不周到就可能延误整个工期。部分构件(如索鞍、索夹、
索股、吊索、钢加劲梁等)需由专业厂家制造;有些关键工序的施工工艺需通过试验才能确定,所以这些工作要有计划的安排,并做好合同管理工作。索鞍、索夹、索股、吊索、钢加劲梁等成品交货时应提供产品质量保证书、产品批号、设计型号、生产日期、数量、长度、重量等,产品出厂检验报告及有关数据。拉索的运输和堆放应无破损、无变形、无腐蚀。
18.1.2 施工过程中,应及时对成桥结构线形及内力进行监控,确保符合设计要求。
大跨悬索桥的施工精度要求很高,每个环节都不能忽视,随着工程进度要及时做好监控工作,监控的内容包括:校核主要设计数据;提供施工各理想状态线形及内力数据;对施工各状态控制数据实测值与理论值进行对比分析;进行设计参数识别与调整;对成桥状态进行预测及反馈控制分析,提供必要的控制数据;对结构线形及内力(或应力)进行监控;防止施工中出现结构位移与应力过大现象,确保施工高质安全进行。
本条是强制性条文,必须严格执行。 18.2 锚碇
锚碇是悬索桥的主要受力结构,要抵抗来自主缆的拉力,并传递给地基基础。锚碇由锚块、锚块基础、主缆的锚固架及固定装置组成。锚碇按受力型式分为重力式锚碇和隧道式锚定。重力式锚碇是靠庞大体积混凝土的自重抵抗主缆的拉力,根据主缆索股锚固位置的不同可分为前锚式和后锚式,其锚固体系又分型钢锚固体系和预应力锚固体系。隧道式锚碇是在特定的地质条件下,即基岩坚实、完整的情况下,它可直接采用岩体作为锚碇,也可先开挖成隧道再浇筑混凝土成为锚碇。
1 型钢锚固体系统主要由锚架和支架组成,锚架包括锚杆、前锚梁、拉杆、后锚梁等,是主要的传力构件,支架是安放锚杆、锚梁并使之精确定位的支撑结构。
预应力锚固体系是索股锚头由两根螺杆和锚固连接器相连,再对穿过锚块砼的预应力束施加预应力,使锚固连接器与锚块连接成整体,承受索股的拉力。
2 隧道式锚碇是在特定的地质条件下,即基岩坚实、完整的情况下可使用的锚碇。它可直接采用岩体作为锚碇,也可先开挖成隧道再浇筑混凝土成为锚碇。 18.3 索塔
1 索塔施工应遵守本规范第17.1节规定。
2 塔顶钢框架的安装必须在索塔上横系梁施工完毕,且达到设计强度后方能进行。塔顶钢框架是支承主索鞍的构件,安装精度要求较高,如果在索塔上系梁未施工完安装,将会影响索鞍安装精度。 3 索塔完工后,必须测定裸塔倾斜度、跨距和塔顶标高,作为主缆线形计算调整的依据。 18.4 施工猫道
1 猫道是为悬索桥索股架设、紧缆、索夹安装、吊索架设,加劲梁架设、缠丝等的需要而架设的施工便道。除应具有足够的强度和抗风稳定性外,还要考虑施工的方便、操作空间及放置机械的需要而确定其标高和宽度。
猫道承重索可采用钢丝绳或钢绞线。钢丝绳受力后非弹性变形较大,如果不进行预张拉,猫道线形很难控制,因此要求进行张拉。条文中规定的预张拉荷载的大小、持续时间及进行的次数是个经验数。 2 猫道承重索一般是边跨和中跨分开设置,这样施工比较方便,至于架设方法可根据具体情况选择。对于跨度大,又要不影响通航情况,在架设过程中就要求对承重索施加较大的牵引力和反拉力才能使其保持不影响通航的高度,这样对卷扬机的功率要求较高,并且在整个工程中起控制作用。在这种情况下,先架设托架(托架承重绳较细,对卷扬机功率要求较低),然后再通过托架架设猫道承重索是比较经济又安全的办法。
18.5 主缆架设与防护
1 牵引索股的方法多种多样,目前常用的是拽拉器牵引和轨道小车牵引。索股牵引先在主缆位置的侧边进行,牵引完毕后,经过横移,将其移到索鞍的正上方。横移过程是先把索股从猫道滚筒上提起,为了不损伤索股,要确定全跨径索股已离开猫道滚筒后,才能横向移动。